惑星飛行探査に向けた機体展開・運動制御融合型航空機の開発

开发结合部署和运动控制的飞机用于行星飞行探索

基本信息

批准号：
15J12217
负责人：
藤田昂志
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tohoku University (2017)Japan Aerospace EXploration Agency (2015-2016)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は，本研究のアクチュエータとして有望である誘電エラストマについて，より詳しく研究した．火星飛行機のような無人航空機に対する誘電エラストマアクチュエータの適用可能性を検討するため，誘電エラストマアクチュエータを用いて舵を駆動可能な風洞模型を製作し，風洞気流中で動作させた．翼には舵面を設けており，ヒンジで接続した．舵面はリンケージを介して誘電エラストマアクチュエータに接続した．誘電エラストマアクチュエータは有限会社Witsの標準品を用いた．これは外形80mm、内径50mmのドーナッツ状のダイアフラム型誘電エラストマアクチュエータで，誘電エラストマの質量は0.1gである．誘電エラストマアクチュエータの電極には，高電圧電源から電圧を印加できるようにした．本試験では，迎角，印加電圧，気流流速の3種類を変化させ，舵角を計測した．迎角は-10度から10度までとした．印加電圧は3.2kVから3.7kVまでの値とし，約3秒ごとにON/OFFを繰り返して矩形波を入力した．気流流速は0，10，15m/sの3条件で実施した．舵角はスパン方向から撮影した画像から算出した．実験の結果，通風状態であっても電圧を印加することによって舵角が変化していることが確認できた．ただし一方で，同じ印加電圧のON/OFFを繰り返しているのにもかかわらず，舵角値が毎回1度程度ずれてしまっていた．しかしこれは，画像解析による舵角算出の問題の可能性が考えられ，本質的な問題ではない．従って，誘電エラストマの無人飛行機への搭載の有効性を確認することができたといえる．本研究が最終的に目指す機体展開・運動制御融合型航空機の実現に向け，その前段階となる基礎部分について，より深く研究を発展させることができた．

今年，我们对介电弹性体进行了一项更详细的研究，该研究是这项研究的有前途的执行器。为了调查介电弹性体执行器对无人机（例如火星飞机）的适用性，使用介电弹性体执行器创建了能够驱动舵的风隧道模型，并在风隧道气流中操作。翅膀的翅膀表面并与铰链连接。舵表面通过链接连接到介电弹性体执行器。 WITS Ltd.的标准产品用作介电弹性体执行器。这是一个甜甜圈形的隔膜形的介电弹性弹药执行器，外部形状为80mm，内径为50mm，介电弹性体的质量为0.1g。可以通过高压电源将电压施加到介电弹性体执行器的电极。在此测试中，通过改变攻击角，施加的电压和气流速度来测量三种类型的转向角度。攻击角度设置为-10度至10度。施加的电压在3.2kV和3.7kV之间，通过每3秒重复打开和关闭一次方波。气流速度在三个条件下进行：0、10和15 m/s。转向角是根据从跨度方向拍摄的图像计算得出的。实验证实，即使在通风状态下，由于使用电压，转向角也会改变。但是，尽管重复打开和关闭相同的施加电压，但每次转向角度值大约会移动一个度。但是，这不是一个必不可少的问题，因为可以使用图像分析来计算转向角度。因此，可以说，在无人飞机上安装介电弹性体的有效性可以得到确认。这项研究能够进一步发展对基础知识的更深入的研究，这将是实现融合飞机的第一步，该飞机与飞机部署和运动控制系统融合在一起。